¿Y si el coche de gasolina era la solución todo el tiempo?
Por un lado, cada año la humanidad emite alrededor de 37.000 millones de toneladas de CO₂ a la atmósfera vinculados a la energía, según la IEA. Por otro, el contexto geopolítico nos ha recordado por las malas que buena parte del combustible fósil proviene de una parte del mundo y que en caso de conflictos, la cadena de suministro se ve amenazada.
Así que a un equipo de investigación del Korea Research Institute of Chemical Technology se le ha ocurrido unir los dos puntos, esto es, capturar ese carbono y convertirlo en algo tan útil y estratégico como nafta y petróleo. La buena noticia es que técnicamente ya es posible. La siguiente pregunta es si algún día podrá competir con el petróleo procedente de vías tradicionales.
El invento. Más concretamente, son capaces de producir 50 kilogramos diarios de gasolina y nafta a partir de CO₂ e hidrógeno mediante una ruta química más corta y eficiente que los procesos convencionales. El paper de este proceso Power-to-Liquids (PtL) detalla el uso de un catalizador especial (un óxido de cinc, potasio y hierro combinada con una zeolita modificada con zinc) que realiza la conversión en cascada en un único paso, logrando un rendimiento próximo al 50% de hidrocarburos líquidos en condiciones de operación de temperaturas de entre 270 y 330 °C y presiones de 10 a 30 bares. Este punto de las condiciones es clave.
A lo largo de la investigación han ido aumentando la cifra producida: en 2022 empezaron generando 5 kilogramos al día, pero ya han multiplicado por diez la producción. El paso siguiente es dar el salto a una escala industrial con un objetivo: pasar de la escala de laboratorio a una planta comercial capaz de producir más de 100.000 toneladas al año.
Por qué es importante. Esa prometedora evolución y el escalado de la producción tiene un valor estratégico enorme: Corea del Sur no tiene reservas de petróleo, así que recurre a la importación. Producir 100.000 toneladas al año permitiría al país asiático reducir de forma significativa la dependencia de terceros, reforzando así su seguridad energética. Además, lo haría con un combustible que funciona en un motor convencional sin modificaciones, lo que supone una ventaja enorme: no hace falta renovar el parque móvil.
Por otro lado, otro de los grandes atractivos de este combustible es que puede distribuirse a través de las infraestructuras existentes: oleoductos y gasolineras convencionales, sin modificaciones. Otra ventaja respecto al hidrógeno o las baterías, que requieren de construir nuevas infraestructuras, con el coste que esto supone.
Contexto. El proceso "convencional" para convertir dióxido de carbono en hidrocarburos líquidos requiere de dos etapas: primero, convertir el dióxido en monóxido de carbono a más de 800 °C de temperatura. Después, convertir ese gas en hidrocarburos mediante la síntesis Fischer-Tropsch. Dos etapas y un problema: mientras que la primera necesita mucho calor, la segunda funciona mejor en frío, lo que dificulta y encarece en la práctica el proceso. O lo que es lo mismo: la gran barrera de la industria para escalar esta tecnología.
A escala global, los combustibles PtL producidos a partir de hidrógeno y dióxido de carbono capturado tienen la ventaja de generar unas emisiones notablemente más bajas comparadas con los combustibles fósiles que reemplazan, pero hay pocas instalaciones de este tipo en funcionamiento y están en fase piloto. Según Bloomberg, hay más de 30 proyectos nuevos planificados que para 2030 ya estarán en funcionamiento, con una capacidad de diseño superior a 1.300 millones de galones al año (algo menos de 5.000 millones de litros).
Cómo lo han hecho. La gran novedad de este proceso es que el equipo de investigación ha eliminado ese primer paso a alta temperatura: su catalizador permite que el dióxido y el hidrógeno reaccionen directamente en unas condiciones mucho más manejables a escala industrial. Además, los reactivos que no reaccionan en el primer ciclo se recirculan, lo que mejora el rendimiento global del proceso.
Lo especial de ese catalizador es que combina dos materiales: el hierro con zinc activa el dióxido de carbono y construye las cadenas de carbono, y la zeolita las recorta y reorganiza para obtener exactamente la fracción de tamaño que corresponde a la gasolina (craqueo e isomerización). Como si fuera una cadena de montaje química en miniatura.
Sí, pero. Eso sí, para llegar a una escala comercial todavía tendrán que aumentar más el rendimiento y que el catalizador mantenga su actividad tras largas horas de operación continua. No obstante, el verdadero talón de Aquiles del proceso es el hidrógeno. Para que el proceso sea sostenible debe ser un hidrógeno verde, no procedente de la quema de gas natural, algo que de hecho es la realidad del 99% del hidrogeno mundial hoy, según la IEA.
Y eso tiene su precio: hay estudios que apuntan a que el hidrógeno verde podría bajar de 2,5 dólares/kg para antes de 2030, pero para abaratarlo aún más serían necesarios otros avances tecnológicos. Hasta que ese coste no caiga lo suficiente, la gasolina sintética será entre tres y cinco veces más cara que la convencional, lo que hace inviable esta alternativa sin apoyo público.
Portada | Trnava University y engin akyurt
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